[发明专利]一种含石墨烯分散液的水基合成金属切削液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水基合成金属切削液及其制备方法,特别是涉及一种以石墨烯分散液作润滑添加剂的高润滑性、高抗磨性的水基合成金属切削液，即含石墨烯分散液的水基合成金属切削液及其制备方法,属于金属切削加工润滑技术领域。

背景技术

在机械加工领域中都知道,切削液在金属切削加工中是必不可少的，由于机械加工业的快速发展，大量的新工艺、新材料的加工都需要新型的高性能切削液。但是随着世界范围内对能源的节约、环境的保护的重视，由于传统的油基切削液存在生物降解性差、污染环境等的缺点，切削液的研制已向低公害或无公害的水基切削液发展。合成水基切削液不含矿物油,以多种化合物添加剂和水配制而成，具有优异的冷却性、稳定性和清洗性，成为了水基切削液研究发展的一个重要方向。但是，由于合成型水基切削液主体为水，而水的粘度低、承载能力低、成膜性差，摩擦常处于边界润滑状态，因而造成摩擦磨损严重，在现有的实际使用中为提高合成型水基切削液的润滑性能,必须加入润滑剂。当前,用于水基切削液的润滑添加剂主要为一些含S、P、Cl等元素的有机化合物，它们虽有一定的良好作用，但会严重污染外界环境和工作环境。随着人们对工作、生活环境要求的提高，这些添加剂的使用必将受到越来越严格的控制。因此，使用环境友好的润滑添加剂发展新型合成水基切削液的配方具有重要的现实意义和应用价值。

石墨烯是一种无毒害物质，而且石墨烯由于其独特的结构和非凡的特性在理论研究和实际应用研究上一直都是关注的焦点。最近的研究表明，当石墨烯薄片被引入复合材料并均匀在分布整个材料中时有非凡的电子输运性质。石墨烯由于其基本电子属性和半金属性质也被用于制造一些简单的电子设备，如场效应晶体管和谐振器。此外，石墨烯在有机光伏电池、储能材料等方面的应用是一种很有前途的备选材料。

然而，很少有研究石墨烯摩擦学应用的报告，Peterson 等指出有效的固体润滑剂通常有一些基本属性，如热稳定、低剪切强度、表面粘附和特定的层状结构。一些研究人员报道称，石墨和一些石墨衍生品和其他润滑材料一样都有非常理想的属性。Filleter等探索石墨烯膜外延的摩擦学和耗散特性，发现由于减少了粘附力双分子层石墨烯作为一个润滑剂优于石墨。Graphene Colloidal Suspensions as High Performance Semi-Synthetic Metal-Working Fluids中使用氧化石墨烯作为微乳液水基切削液添加剂在冷却性、润滑性、抗磨性、负载力方面都有很大的提升，但由于系统稳定性不够完善未能推广扩大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种以石墨烯分散液为润滑添加剂的水基合成金属切削液即一种含石墨烯分散液的水基合成金属切削液。

本发明的目的之二在于提供上述的一种含石墨烯分散液的水基合成金属切削液的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述的一种含石墨烯分散液的水基合成金属切削液中所用的石墨烯分散液及其制备方法。

本发明技术方案

一种含石墨烯分散液的水基合成金属切削液，按重量百分比计算，其原料组成及含量如下:[w1] 

减磨防腐剂           10-20% 

pH稳定剂            2.0-3.5%

润滑性添加剂         0.5-1.5%

防锈剂               0.5-1.0%

缓蚀剂               0.2-0.5%

抗硬水剂             0.05-0.15%

pH调节剂            3.0-8.0%

余量为去离子水；

所述的减磨防腐剂为聚乙二醇；

所述的pH稳定剂为三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、三异丙醇胺、二异丙醇胺及单异丙醇胺中的一种或两种以上组成的混合物；

所述的防锈剂为硼化二乙醇胺；

所述的缓蚀剂为苯并三氮唑；

所述的抗硬水剂为乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸及羟乙二胺四乙酸中的一种或两种以上组成的混合物；

所述的pH调节剂为冰醋酸；

所述润滑性添加剂为石墨烯分散液。

上述的润滑性添加剂石墨烯分散液，按重量百分比计算，其组成及含量如下：

壳聚糖                          18%

石墨烯                          0.08%

OP-10烷基酚聚氧乙烯醚          1.8%